火電廠脫脫硫系統(tǒng)及脫硝技術(shù)介紹

我國(guó)目前的能源主要是煤炭，每年排入大氣的二氧化硫髙達(dá)三千萬噸，大氣中的二氧化硫和氮氧化物與降水溶合成酸雨，全國(guó)酸雨面積已占國(guó)土資源的30%,每年因酸雨和二氧化硫污染造成的損失髙達(dá)1000多億元，現(xiàn)在中國(guó)是僅次于歐洲和北美的第三大酸雨區(qū)。大氣污染嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境和嚴(yán)重危害人體呼吸系統(tǒng)，危害心血管健康，加大癌癥發(fā)病率，甚至影響人類基因造成遺傳疾病。1998年1月，國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)《酸雨控制區(qū)和二氧化硫控制區(qū)劃分方案》，具體規(guī)定：新建燃煤電廠，必須同步建設(shè)脫硫設(shè)施。脫硫的必要性在煙道處加裝脫硫設(shè)備，對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫的方法。典型的技術(shù)有石灰石-石膏法，噴霧干燥法，電子、

束法，氨法等。燃燒前脫硫燃坎中脫硫燃燒后脫硫脫硫的基本方法與種類目前常見的通法煙氣脫毓有：石灰石/石灰一石膏法、鈉洗法、及氧化鎮(zhèn)法等。石灰石石膏濕法煙氣脫硫的優(yōu)點(diǎn)脫硫效率髙，一般可達(dá)95%以上，鈣的利用率髙可達(dá)90%以上：?jiǎn)螜C(jī)煙氣處理量大，可與大型鍋爐單元匹配；對(duì)煤種的適應(yīng)性好，煙氣脫硫的過程在鍋爐尾部煙道以后，是獨(dú)立的島不會(huì)干擾鍋爐的燃燒，不會(huì)對(duì)鍋爐機(jī)組的熱效率、利用率產(chǎn)生任何影響；石灰石作為脫硫吸收劑其來源廣泛且價(jià)格低廉，便于就地取材：副產(chǎn)品石膏經(jīng)脫水后即可回收，具有較髙的綜合利用價(jià)值。濕式脫硫系統(tǒng)簡(jiǎn)介從鍋爐出來的原煙氣流經(jīng)煙氣換熱器（降溫），進(jìn)入FGD（即RueGasDesulfuration一煙氣脫與磨細(xì)的石硫裝置）吸收塔，在吸收塔里灰石常溶液接觸進(jìn)行復(fù)雜的物理化學(xué)過程將S02的脫除，生成以石膏為主的產(chǎn)物，凈化的煙氣再經(jīng)煙氣換熱器（升溫）后排大氣。石灰石漿液持續(xù)送入吸收塔，經(jīng)反應(yīng)后的漿液達(dá)到一定的密度后經(jīng)脫水系統(tǒng)持續(xù)排出石膏晶體。脫水處理后的低濃度漿液進(jìn)行回收利用。脫硫工藝流程圖鍋爐來商煙氣■V:爭(zhēng)煙氣濾液水箝脫硫系統(tǒng)構(gòu)成￥石漿液制備系統(tǒng)煙氣5統(tǒng)吸收系統(tǒng)電氣與監(jiān)$控制系統(tǒng)事故漿液及排放系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)石膏脫水及儲(chǔ)存系統(tǒng)I公用系統(tǒng)石灰石漿液制備系統(tǒng)?制備并為吸收塔提供滿足要求的石灰石漿液。石灰石漿液制備系統(tǒng)的主要設(shè)備包括石灰石儲(chǔ)倉(cāng)、球磨機(jī)、石灰石漿液罐、漿液泵等。煙氣系統(tǒng)*為脫硫運(yùn)行提供煙氣通道，進(jìn)行煙氣脫硫裝置的投入和切除，降低吸收塔人U的煙溫和提升凈化煙氣的排煙溫度。煙氣系統(tǒng)的主要設(shè)備包括煙道擋板、煙氣換熱器、脫硫（增壓）風(fēng)機(jī)等。［返M|S02吸收系統(tǒng)*通過石灰右漿液吸收煙氣中的S02,生成亞硫酸產(chǎn)物，氧化空氣將其氧化，并以石膏的形式結(jié)晶析出。冋時(shí)，由除霧器將煙氣中的液滴除去。S02吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備包括吸收塔、石灰石漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、除霧器等。e反應(yīng)總方程式，CaC03+S02+1/202+2H2OCaSO42H2O

+C02石膏脫水及儲(chǔ)存系統(tǒng)*將來ri吸收塔的石膏漿液濃縮、脫水，生產(chǎn)副產(chǎn)品石膏，儲(chǔ)存和外運(yùn)、石膏脫水及儲(chǔ)存系統(tǒng)的主要設(shè)備包括石膏漿液排出泵、石膏漿液箱、石膏漿液泵、水力旋流器、真空皮帶脫水機(jī)、石膏儲(chǔ)倉(cāng)等。廢水處理系統(tǒng)?處理脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水（正常情況下主要是心膏脫水系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水），以滿足排放要求。系統(tǒng)的七要設(shè)備包括氫氧化鈣制備和加藥設(shè)備、澄清池、絮凝劑加藥設(shè)備、過濾水箱、廢水中和箱、絮凝箱、沉降箱、澄清器等。公用系統(tǒng)?為脫硫系統(tǒng)提供各類用水和控制用氣。公用系統(tǒng)的主要設(shè)備包括工藝水箱、工藝水泵、壓縮空氣系統(tǒng)等。II事故漿液排放系統(tǒng)?包括事故儲(chǔ)罐系統(tǒng)和地坑系統(tǒng)，用于儲(chǔ)存FGD裝置大修或發(fā)生故障時(shí)由FGD裝置排出的漿液。事故漿液排放系統(tǒng)要設(shè)備包括事故漿液儲(chǔ)罐、地坑、攪拌器和漿液泵。電氣與監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)*主要由電氣系統(tǒng)、監(jiān)控與調(diào)節(jié)系統(tǒng)和聯(lián)鎖環(huán)節(jié)等構(gòu)成，其主要功能是為系統(tǒng)提供動(dòng)力和控制用電：通過DCS系統(tǒng)控制全系統(tǒng)的啟停、運(yùn)行工況調(diào)整、聯(lián)鎖保護(hù)、異常情況報(bào)警和緊急事故處理；通過在線儀表監(jiān)測(cè)和采集各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，還可以完成經(jīng)濟(jì)分析和生產(chǎn)報(bào)表。電氣與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主耍設(shè)備包括和各類電氣設(shè)缶、控制設(shè)備及在線儀表等。設(shè)原則說明_石九用3s用(3))1脫否液。FGD工藝系統(tǒng)主要由石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣_

SO2吸收系統(tǒng)、排空及漿液拋棄系統(tǒng)忘絲iC畜健存系續(xù)、1:茗水系輯、。工壹系統(tǒng)?計(jì)原貝i包括_奎_福S釅轡蛐知(1)脫硫工藝采用濕式石灰石一石膏濕法。(2)脫硫裝置采用一爐一塔，每套脫硫裝置的煙氣處理能力為一臺(tái)鍋爐100%BAICRI：況時(shí)的煙石恕?蒸液制備卵石膏脫水為兩套脫硫裝o槪硫效單接琴小手96%邊計(jì)。吸收劑制漿方式采用廠外來石灰石塊，在電流島內(nèi)吸收劑制備車間采用濕式磨機(jī)制成漿■(4)脫硫副產(chǎn)品一石膏脫水后含濕量＜10%，

為綜合利用提供條件。當(dāng)真空皮帶脫水機(jī)故障或脫硫石膏綜合利用有困難吋，石膏漿液⑴部分或全如—棄至灰運(yùn)?！?5)脫硫系統(tǒng)排放的煙氣不會(huì)對(duì)煙囪造成腐蝕、積水等不利影響。■(6)脫硫設(shè)備年利用小時(shí)按5500小吋考慮。■(7)FGD裝置可用率不小于95%。■(8)FGD裝胃:服務(wù)沿命為30年。漿液?jiǎn)糇霬■原煙氣吸收塔結(jié)構(gòu)圖思考題目■1.說出脫硫系統(tǒng)的構(gòu)成?！?.寫出心灰石及石膏的分子式?！?.說出石灰石漿液制備系統(tǒng)的作用。煙氣脫硝（氮）技術(shù)煙氣脫硝（氮）技術(shù)■1、干法煙氣脫氮技術(shù)■（1）選擇性催化還原法（SCR法）■（2）非選擇性催化還原法（NSCR法）■（3）選擇性非催化還原法（SNCR法）?2、濕法煙氣脫氮技術(shù)煙氣脫硝（氮）技術(shù)■煙氣脫氮是用反應(yīng)吸收劑與煙氣接觸，以除去或減少煙氣中的NOx的工藝過程，亦稱為煙氣脫硝?！鰺o論從技術(shù)的難度、系統(tǒng)的復(fù)雜程度，還是投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等方面，煙氣脫氮均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煙氣脫硫，使煙氣脫氮技術(shù)在燃煤電站鍋?zhàn)o(hù)煙氣凈化上的應(yīng)用和推廣受到很大的影響和限制，加之世界各國(guó)對(duì)NOx的排放限制尚不如對(duì)S02的排放限制得那么嚴(yán)格，因此，目前煙氣脫氮裝置在火電廠的應(yīng)用也少得多，技術(shù)和裝置也欠成熟，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用居高不下?！鎏卣鳎河脷鈶B(tài)反應(yīng)劑使煙氣中的NOx還原為NjQH2O?！鲋饕羞x擇性催化還原法、非選擇性催化還原法和選擇性無催化還原法，其中選擇性催化還原法被采用的較多。其他干法脫氮技術(shù)還有氧化銅法、活性炭法等。■特點(diǎn)：反應(yīng)物質(zhì)是干態(tài)，多數(shù)工藝需要采用催化劑，并要求在較高溫度下進(jìn)行。該類煙氣處理工藝不會(huì)引起煙氣溫度的顯著下降，無須煙氣再加熱系統(tǒng)。(1)選擇性催化還原法ISCR法)■用氨(nh3)1^為還原劑，在催化劑的存在下.將煙氣中的NOx還原成N2，脫氮率可達(dá)90%以上■根據(jù)所采用的催化劑的不同，其適宜的反應(yīng)溫度范圍也不同，一般為300-340°C。由于所采用的還原劑NH,只與煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，而一般不與煙氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，所以，將這類有選擇性的化學(xué)反應(yīng)稱為選擇性催化還原法。一又稱噴氨法，向爐膛噴氨基還原劑（氨或尿素等），在一定條件下將NOx轉(zhuǎn)化為NjQH2O，降低NOx的排放。憊4法4AW3

+4NO+O26H2O+4N24姍，+2NO+(?:->6H2O

+3%4/V"、+6NO->t)H2O+3N.8姍3+6NO->I2H.O

+7乂⑵非選掛4催似極法（NSCR法J■用甲烷CH4、C?或4等作為還原劑，在煙溫550-800°C范圍內(nèi)及催化劑的作用下，將NOx還原成N2。■但是這類還原劑除了與煙氣中的NOx反應(yīng)以外，還與煙氣中的殘余氧反應(yīng)，生成水或二氧化碳，因此，還原劑的消耗量比選樣性催化還原法高出心5倍。另外，該反應(yīng)要放出熱童使氣溫度上卉?！鲞@兩種還原NOx的方法均以催化反應(yīng)為主要特征，因此，都需要在煙道的合適位置設(shè)置催化反應(yīng)器，系統(tǒng)比較復(fù)雜。⑶選擇性非催化還原法(SNCR^)■在不采用催化劑的條件下，將氨作為還原劑還原NOx的反應(yīng)只能在9501100°C這一溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，因此，需將氨氣噴射注入爐膛出口區(qū)域相應(yīng)溫度范圍內(nèi)的煙氣中，將NOx還原為N#ijH2O。也稱為高溫非催化還原法或爐膛噴氨脫氮法?！鋈绻尤颂砑觿?比如氫)，可以擴(kuò)大其反應(yīng)溫度的范圍。當(dāng)以尿素(H4N2CO)為還原劑時(shí)，脫氮效果與氨相當(dāng)，但其運(yùn)輸和使用比NH3安全方便?！龅遣捎媚蛩刈鬟€原劑時(shí)，可能會(huì)有N2o生成?！鲞@類脫氮方法的脫氮效率為40%—60%，而旦對(duì)反應(yīng)所處的溫度范圍很敏感，高于1100°C時(shí)，NH3會(huì)與02反應(yīng)生成NO,反而造成NOx的排放量增加；低于700°C，貝ij反應(yīng)速率下降，會(huì)造成未反應(yīng)的氨氣隨煙氣進(jìn)入下游煙道，這部分氨氣會(huì)與煙氣中的$02發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銨。在較高溫度下，硫酸銨呈酸性，很容易造成空氣預(yù)熱器的堵塞并存在腐蝕現(xiàn)象，另外，也使排入大氣中的氨量顯著增加，造成環(huán)境污染。?為了適應(yīng)電站鍋爐的負(fù)荷變化而造成爐膛內(nèi)煙氣溫度的變化，需要在爐膛上部沿高度開設(shè)多層氨氣噴射口，以使氨氣在不同的負(fù)荷工況下均能噴入所要求的溫度范圍的煙氣中?！鲈摲ǖ闹饕攸c(diǎn)是無需采用催化反應(yīng)器，系統(tǒng)簡(jiǎn)單。—依化利一般使用TiC)2於或體的V2O5/WO3及Mo03等全屬氡化物。-我體tTiC)2、活性炭或溥石等多孔介質(zhì)。-布置隹置：儉塵基前、涂塵器后-改善反應(yīng)菰的反應(yīng)務(wù)件：控制NH3農(nóng)度與泌漏一完善依化利性能-尋我中低溫工況下具有嵩活性的催化利選擇性催化還原NOx工藝■目前，已經(jīng)在火力發(fā)電廠采用的煙氣脫氮技術(shù)主要是前述的三種干法脫氮技術(shù)，其中采用最多的主流工藝是選擇性催化還原法。該法脫氮效率高，無需排水處理，無副產(chǎn)品,但脫氮裝置的運(yùn)行成本很高，系統(tǒng)復(fù)雜，煙氣側(cè)的阻力會(huì)增加。(2)選擇性催化還原法的系統(tǒng)組成和布置?主要由催化反應(yīng)器、催化組件和氨儲(chǔ)存及噴射系統(tǒng)組成?！霎?dāng)采用不同的催化劑來催化NH#nNOx的還原反應(yīng)時(shí)，其適應(yīng)的反應(yīng)溫度范圍也不同。在應(yīng)用于電站鍋爐時(shí)，為了適應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的最佳煙溫范圍，催化反應(yīng)器需布置在鍋爐尾部的不同位置。NOx選場(chǎng)性催化注原反M靨A、350r的澶度區(qū)間（省蜾器出口和空氣場(chǎng)麵進(jìn)口之剛■這置方案的溫度范圍適合于多數(shù)催化劑的反應(yīng)溫度，因此，被采用得為廣泛，■主要問題：存在煙氣中的飛灰對(duì)催比劑的污染、腐蝕、磨損和堵塞，需要選擇高活性的催化劑，合理布置催化元件，減輕腐蝕和磨損?！隽硪粋€(gè)問題是煙氣中so2的存在對(duì)脫氮設(shè)備的運(yùn)行所產(chǎn)生的不利影響，?哲煤器出口煙氣中的的濃度，對(duì)選擇性催化還原工藝的運(yùn)行存在一個(gè)溫度下限，在這一盛度以下，氨與煙氣中的$02將形成酸性硫酸銨、這一反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)對(duì)催化劑造成堵塞，使其失效?！鲞@一溫度下限隨采用的催化劑的不同而不同，采用柏作為催化劑時(shí)，溫度下限為225-2505C.采用銅、鉻等催化劑為35CTC以下。B、布置在煙氣脫硫裝置后?在這種布置方式下，脫氮裝置的催化劑基本是在無塵、無so2的干凈煙氣條件下工作，可以防止催化劑的中毒和避免催化反應(yīng)器的堵塞、腐蝕，基本不存在催化劑的污染和失效，催化劑的工作壽命可以大大增加?！龅牵捎诿摿蚝蟮臒煔鉁囟葍H為50QC左右，因此，在煙氣進(jìn)入脫氮催化反應(yīng)器之的.必須采取利用外來熱源加熱煙氣的方法，將煙溫提升到所需的反應(yīng)溫度。顯然，這將使系統(tǒng)更加復(fù)雜，并影響系統(tǒng)的綜合效率。⑶催化剤和催化反應(yīng)器的形式?選擇性催化還原法使用的催化劑是用，或鈦?zhàn)鳛檩d體，通常制成板狀、蜂窩狀崔化元件，在其表面上沉積鉑、鈀、銠等貴S金輯（約占催化元件總廣量的0.5%）.再將催化元件制成催化劑組件，組評(píng)排列在催化反應(yīng)器的框架內(nèi)，構(gòu)成催化劑層?！鲢~、釩、鉻、錳、鋅、鐵、鈰等金屬氧化物也可怍為催化劑f這類催化剤的反應(yīng)溫度為300-400°C,但活性比鉑、鈀、銠等貴重金屬低?！龃呋瘎┻€可以制成顆粒狀等，以顆粒固定床形式充填在催化反應(yīng)容器中便角?！龌钚蕴恳部勺鳛榇呋瘎?，其所需的反應(yīng)溫度為100-150°C.采用活性炭時(shí)，需預(yù)失對(duì)煙氣進(jìn)行嚴(yán)格的除塵和脫硫。■如上所述，當(dāng)煙氣中査f飛灰、二氧化硫等碑質(zhì)時(shí)，會(huì)使催化劑受到污舉而失奴，導(dǎo)致flask率下降。茬干凈煙k的條侔下，催化剤的工作壽命可達(dá)3?5年。ipNO棚1?麟驅(qū)?濕法的主要特點(diǎn)是T脫氮反應(yīng)的局部或全部過程在濕態(tài)下進(jìn)行需使煙氣增濕、陸溫，因此，一般需將脫氮后的煙氣除濕和再加熱后經(jīng)煙囪排威至大氣。主要有、據(jù)&等。采的直接洗滌方法進(jìn)行吸收，，然后再用水或其他吸收劑進(jìn)行吸收脫除，因此，濕法脫氮的工藝過程要比濕法脫硫復(fù)雜得多。煙氣中的NOX時(shí)，藝系統(tǒng)圧金復(fù)雜。1、氣相氣化液相吸收法■向煙氣中加入強(qiáng)氧化劑（Cio2、O2等），將NO氧化成容易被吸收